Cardiac MRI (CMRI) is a safe and non-invasive means by which to visualize the accurate anatomy and function of the heart. However, cardiac and respiratory motion can create motion artifacts in cardiac images. In order to handle cardiac motions, several methods employ the MR signals as navigators for motion synchronization of data acquisitions. Among the various types of navigators, the projection-based navigators are appropriate for cardiac MRI, because they provides spatial-discriminant information and high temporal resolution for motion monitoring. However, in the Cartesian k-space trajectory, the projection-based navigators require additional acquisitions, which are interleaved of acquisitions for imaging data. This procedures decrease the imaging time efficiency.
The proposed method simultaneously acquires an image signal and a navigator signal, and separates them in post-processing steps. The conventional SSFP pulse sequence is modified to add an additional RF pulse, whose duration is very short. The additional RF pulse excites a supplementary slice for navigator signal. This sequence enables to obtain navigator signals while maintaining the echo time (TE) of image signals, thereby slightly increasing the repetition time (TR). In post-processing steps, the navigator signals $(S_{nav})$ and image signals $(S-{im})$ are estimated from the acquired data, respectively. By using the alternating phases of the additional RF pulse, image signals and navigator signals could be spatially separated. From Snav and Sim, the motion-gated cardiac images can be obtained by the navigator-based reconstruction method.
The cardiac and respiratory motion signals were reliably measured by the proposed method, with the results compared to those of external gating devices. In-vivo experiments demonstrated that the proposed method can provide the cardiac cine images with sufficient image quality levels similar to those realized when using ECG gating with a breath-hold.
제안하는 방법은 인체 내의 자기공명 신호를 이용하기 때문에 환자의 신체에 접촉되는 기타 장비를 필요로 하지 않는다는 장점을 가지고 있다. 기존의 인체 내의 자기공명 신호를 이용하는 방식에는 추가적인 움직임 신호를 얻는 방식(navigator echo)과 획득한 영상 신호에서 움직임 신호를 추정하는 방식(self gating)이 있다. Navigator echo 방식은 영상 품질이 높은 데카르트 궤도(Cartesian trajectory)을 이용할 수 있고, self-gating 방식에 비해 정확한 움직임 정보를 획득할 수 있다. 하지만, 추가적인 움직임 정보 획득으로 촬영 시간을 늘리게 되고, 영상 획득 중간에 움직임 정보를 획득하여야 하기 때문에 정상상태(steady state) 영상 기법에 부적합 하다. Self-gating 방식은 추가적인 움직임 정보 획득이 없기 때문에 촬영 시간이 짧고, 정상상태(steady state) 영상 기법에 적합하다. 하지만, 모든 영상 정보가 K-space의 DC성분을 포함하여야 하기 때문에, 영상정보의 궤도(trajectory)가 방사형(radial trajectory)으로 제한되어 영상 품질이 떨어지고, navigator echo 방식에 비해 움직임 정보의 정확도가 떨어진다.
본 발명은 navigator echo 방식의 장점을 유지하고, 단점을 보완하는 새로운 기법을 제안한다. 기존의 추가적인 움직임 정보(navigator echo)를 획득하는 방식의 단점인 긴 촬영 시간과 영상 정보의 정상상태(steady state)가 깨지는 것을 해결하기 위해서, 영상 정보와 추가적인 움직임 정보를 동시에 하나의 신호로 획득하는 기법을 제안한다. 이렇게 획득한 혼합된 신호에서 영상 정보와 움직임 정보를 분리하는 복원 기법을 제안하여, 결과적으로 움직임에 의한 왜곡이 없는 자기공명 영상 기법을 제안한다.
